44 (365)

I fy [MPa]	500 460		450 HisraR®^
450 ■		440
		| 430
		S 460 M	410
400 ■	355		I 400 1 385 HETAB®355
350“		* 345 "'1225_ S 355 M	L*Ł-obl.
300“	( 16 25 40 50 63 75 80 10O grubość ścianki [mm]

Rys. 3.8. Zależność granicy plastyczności stali od grubości wyrobu

Według wymagań PN-EN 1993-1-1 stal stosowana na konstrukcje budowlane powinna być ciągliwa, spawalna i odporna na kruche pękanie.

Warunki ciągliwości stali stosowanych na konstrukcje budowlane należy określać za pomocą poniższych parametrów:

•    stosunek f_u / f specyfikowanej minimalnej wytrzymałości na rozciąganie f_u do specyfikowanej minimalnej granicy plastyczności f nie powinien być mniejszy od 1,10,

•    odkształcenie całkowite A_s przy zerwaniu próbki pięciokrotnej nie może być mniejsze od 15%,

•    odkształcenie równomierne bazy pomiarowej odpowiadające wytrzymałości na rozciąganie f_u, nie może być mniejsze niż 15 odkształceń początkowych £_y =f_y / E (gdzie E - moduł sprężystości podłużnej siali).

Spełnienie wyżej wymienionych wymagań dotyczących stali konstrukcyjnych zapewnia potrzebną ciągli-wość, która jest niezbędna do:

•    częściowego uplastycznienia przekroju w^: miejscach dużych spiętrzeń naprężeń (np. wokół otworu na śruby),

•    wytworzenia zdolności do obrotu plastycznego zginanego przekroju klasy 1.

Powyższe warunki spełniają stale S235, S275, S355, S420 oraz S460 (gatunki stali wymienione w tabl. 3.1). Należy zaznaczyć, że kryteria ciągliwości stali według PN-EN 1993-1-1 są zaostrzone w stosunku do wymagań PN-90/B-03200.

Zgodnie z PN-EN 1993-1-1 wymagane jest, by stal wykazywała wystarczającą udamość (której miarą jest praca łamania KV w [J]), aby uniknąć kruchego pękania elementów rozciąganych przy najniższej temperaturze eksploatacyjnej w' projektowanym okresie użytkowania obiektu. Zagadnienia te są przedmiotem PN-EN 1993-1-10:2007 Eurokod 3: Projektowanie konstrukcji stalowych. Część 1-10: Dobór stali ze względu na odporność na kruche pękanie i ciągliwość międzywarsiwową. Jeśli warunki podane w tej normie są spełnione dla najniższej temperatury eksploatacyjnej, to żadne dodatkowa sprawdzenie na okoliczność kruchego pękania nie jest wymagane.

Kruche pękanie jest formą zniszczenia zachodzącą bez widocznych, makroskopowych odkształceń. Niebezpieczeństwo jego pojawienia się. wzrasta ze zwiększeniem się spiętrzenia naprężeń, grubością wyrobu i spadkiem temperatury.

Dobór stali ze względu na odporność na kruche pękanie polega na wybraniu takiej grupy jakościowej (charakteryzującej się odpowiednim poziomem pracy łamania w określonej temperaturze), aby uniknąć kruchego pękania elementu rozciąganego przy najniższej temperaturze eksploatacji obiektu. PN-EN1993-1-10 określa dopuszczalną grubość elementów wykonanych z danej grupy jakościowej stali zc względu na kruche pękanie, stosownie do takich warunków' eksploatacji i parametrów'jak:

-    właściwości stali (granica plastyczności/, i minimalna praca łamania KV w' określonej temperaturze),

-    charakterystyka części (kształt, koncentracja naprężeń, grubość wyrobu),

-    sytuacje i parametry obliczeniowe (np. najniższa temperatura, szybkość przyrostu obciążenia i in.).

Nowym (w stosunku do PN-90/B-03200) wymogiem w PN-EN 1993-1-1 jest ciągliwość międzywarstwowa z uwagi na pęknięcia laminame (rys. 3.9). Ciągliwość międzywarstwowa jest to zdolność do odkształceń plastycznych na wskroś grubości materiału (np. w spawanych połączeniach belek ze słupami). Jeśli w konstrukcji występuje szczególny przypadek obciążenia złożonego, gdy ścianka elementu będzie obciążona w kierunku prostopadłym w złączu teowym, krzyżowym lub kątowym (np. pas dwuteowego słupa, do którego jest przyspawany wspornik pod belkę podsuwnicową- rys. 3.10), to materiał musi dodatkowo spełniać warunek ciągliwości międzywarstwowej. Należy' ją obliczyć w zależności od spodziewanych sil skurczowych w' kierunku grubości blachy, które mogą spowodować pęknięcie laminame.

Wytyczne obliczeń i doboru parametrów ciągliwości podano w PN-EN 1993-1-10:2007 Eurokod 3: Projektowanie konstrukcji stalowych. Część 1-10: Dobór stali ze względu na odporność na kruche pękanie i ciągliwość międzywarstwową. Jeśli zgodnie z PN-EN 1993-1-1 wymagana jest stal o ulepszonej ciągliwości mię-dzywarstwmwej, to wówczas należy stosować stal jakościową W'edług PN-EN 101164:2005.

Problematyka wymagań odnoszących się do środków zlącznych (śrub, elektrod), a także obliczania połączeń śrubowych i połączeń spawanych oraz ocena nośności styków jest ujęta w PN-EN 1993-1-8:2006 Eurokod 3: Projektowanie konstrukcji stalowych. Część 1-8: Projektowanie węzłów. Przyjmowane w¹ projektowaniu zarówno śruby, jak i materiały do spawania, powinny być zgodne z odpowiednią, europejską normą wyrobu (EN) lub aprobatą techniczną (ETA).

Rys. 3.9. Przykłady pęknięć laminarnych wywołanych niedostateczną wytrzymałością międzywarstwową stali: a - blachy czołowej, b - pasa dwuteowego słupa

styczeń 2011

EUROKODY - ZESZYTY EDUKACYJNE Buildera - PROJEKTOWANIE KONSTRUKCJI STALOWYCH 51